Проглатываемый сенсор для мониторинга кишечника

Несмотря на все достижения современной медицинской науки и смежных с ней областей, человеческий кишечник все еще является трудно достижимой областью для врачей с непонятными процессами, происходящими внутри него.

Для того, чтобы исследовать эту неизведанную сферу американские специалисты Массачусетского технологического института (МТИ) разработали сенсор в виде проглатываемой пилюли, которая содержит внутри себя миллионы генетически модифицированных бактерий, способных при определенных условиях светиться. Эта капсула размером с батарейку ААА предназначена для диагностирования желудочных кровотечений. Информация об этом проекте была недавно опубликована в журнале Science.

Использованные в этой "пилюле" бактерии представляют собой, в сущности, миниатюрные чувствительные датчики. Исследователи МТИ использовали фрагмент ДНК микроба Lactococcus lactis (который способствует превращению молока в сыр), объединили его с "кодом", который заставляет бактерии флуоресцировать, и внедрили эту генетическую цепочку в безвредную кишечную палочку E.coli, препарат с которой часто продают как пробиотик. Таким образом модифицированные клетки помещают в капсулу с полупроницаемой мембраной с одной стороны, позволяющей проникать в нее жидкости из кишечника. Бактерии находятся в четырех прозрачных лунках внутри датчика, под каждой из которых находится фототранзистор, способный измерять количество света, создаваемого бактериями.  Вся информация передается в миниатюрный процессор, который беспроводным способом транслирует данные во вешнее устройство. Для работы всей этой миниатюрной электронной системы требуется всего 13 мкВт, что обеспечивает встроенный в капсулу такая же микро-батарея. Этот 2,7-вольтовый источник питания, который, по словам ученых, может работать на протяжении 1,5 месяцев непрерывного использования, может также подпитываться за счет использования кислых жидкостей в желудке.

Ученые успешно протестировали прототип этой капсулы на мышах с желудочным кровотечением и свиньях, которым впрыскивали кровь в желудок.

После доведения прототипа "до ума" и проведения всех необходимых для сертификации этого устройства процедур, это датчик позволит существенно облегчить жизнь пациентов и врачей. Можно просто проглотить эту капсулу (в дальнейшем ее размер будет уменьшен) и через относительно небольшое время вы узнаете, есть ли у вас внутреннее кровотечение.

В планах ученых проведение исследования того, как долго генно-модифицированные бактерии могут выживать в пищеварительном тракте. Кроме этого, он планируют разработать новые версии такого сенсора, который будет способен не только обнаруживать кровотечение, но и помогать при диагностике желудочно-кишечных заболеваний.